无铬钝化产品在风范公司的生产应用说明

无铬钝化产品在风范公司的生产应用说明

一，概况：

常熟风范公司基于对国家环保政策的理解、产业发展的前瞻性，以及对社会的责任心，于2013年末起，与无锡伊佩克科技有限公司公司合作开展了无铬钝化产品的中试及放大应用的工作。

2014年12月，经过之前的一系列中试验证后，风范公司将两条热镀锌生产线（2、3车间），同时改为热镀锌直冷型无铬钝化生产线。至今已经基本正常的运行了40余天。

在该应用期间，无锡伊佩克配合风范的生产流程，做到现场的即时监控和调整，以保证生产的正常运行，同时，也验证了多种生产状况时的调整及补液维护方案，使直冷型无铬钝化工艺逐步完善。

二，直冷型无铬钝化工艺简介：

直冷型无铬钝化工艺，是将热镀锌产品原有的冷却、钝化的两步操作合二为一，利用热镀锌工件离开锌锅时的高热余温，在工件冷却的同时进行表层瞬间高温反应，在锌层表面形成致密完整的钝化膜，该钝化膜的外观基本接近于锌层的本色。

该直冷型无铬钝化产品属于无锡伊佩克的第二代无铬钝化产品。在该产品应用的小试中试阶段，经北京钢铁研究院相关部门检测，钝化后镀锌件耐中性盐雾时间达到72小时。

直冷型无铬钝化剂的主要有效成分为植酸（一种植物提取物，可用作食品添加剂），据报导，植酸曾经用于镀锌件的无铬钝化研究，但直接使用的效果尚不理想。无锡伊佩克研发部门对植酸进行了改性，在超过200度的高温反应中，改性植酸与锌反应，表现出了较好的钝化效果。

直冷型无铬钝化产品和工艺在国内和国际都属于独创，目前无锡伊佩克已经申请了国家发明专利，以及国际发明专利的备案。

三，直冷型无铬钝化工艺在应用中的问题和解决方案：

直冷型无铬钝化工艺在风范公司的2、3车间的应用，每天每条线镀锌件产量在170吨左右，至今已经40余天，期间出现了一些问题现象，无锡伊佩克也积极及时处理，并得出如下的分析和解决方案：

1，无铬钝化反应在高温瞬间完成，同时也持续消耗工作液内的钝化有效成分，因此，需要专人定时的监测其有效浓度，若浓度低于工艺要求，则需要立即补液。

2，为了便于生产部门的现场即时测量，无锡伊佩克提供了可实施的简化的浓度检测方案。

3，为了便于生产部门的补液维护，无锡伊佩克对后续补液体系进行了微调，在目前的工况和产量条件下，每条产线基本实现每2天补液1桶（25KG），即可达到工作液维护之要求。

4，直冷型无铬钝化工艺应用生产过程中，钝化工作液的温度控制在40度左右，生产过程中大量水分挥发，需要及时补水。随着日常的补水和镀锌件的大量进入，各类杂质或多或少地必然进入，甚至吊链上有时残留的酸洗液、助镀剂等杂质也会进入钝化工作液。

这些难以规避的杂质的增加，会导致镀锌件表面的不良外观，严重的会影响钝化质量。

经过应用验证，钝化工作液中的某助剂成分在PH=5.0～5.5时，可以在2-3天内逐步自聚成大颗粒物质逐步沉降，同时将外来杂质交联在其沉淀中，从而达到钝化液自净化的功能。该助剂对钝化膜没有副作用，目前在补液体系中微调该助剂的含量，即可实现符合目前工况的补液及自净化的维护要求。

5，对于前阶段2车间钝化工作液出现的大量泡沫问题（3车间尚未出现该现象），无锡伊佩克提供了有明显效果的消泡剂，在有大量泡沫的钝化工作池中一次添加20～30克，即可明显消泡。该消泡剂分散在工作液的表层，可以有效消泡，但也随着镀锌工件的进出而带走，因此只能临时性添加。该备案不进入日常维护方案。

6，直冷型无铬钝化成膜迅速，但没有自我修复能力，所以，在钝化后的打磨去毛刺等工序中，钝化膜被局部破环。建议用常温型的无铬钝化液做同步的喷涂，将钝化破损点再次钝化。

7，在两个车间的生产应用阶段里，双方都对钝化工件抽样进行了中性盐雾试验评估。双方都发现，中性盐雾试验中镀锌工件的平面部分耐蚀性能基本达到要求，而边角和孔洞边缘则容易较早出现白锈。从机理上分析，直冷型无铬钝化的成膜，和瞬间反应的温度和钝化液浓度有着极大的关系。边角孔洞都是镀锌件高温余热面的最低点，因此就产生了钝化薄弱点。在继续的应用中，可以采用提高钝化工作液有效浓度的方案，提高其整体成膜厚度，以弥补边角孔洞的不足。这个问题，无锡伊佩克在以往的该工艺中试阶段，测试当有效浓度指标提高到13～14时，可以基本解决该薄弱问题。

8，经过40余天的连续应用，日常的消耗及补液维护，新陈代谢，直冷钝化工作液的状态已经基本稳定。在接着的阶段，无锡伊佩克将针对上述第7点进行改进和完善，并对其他可能出现的新问题进行快速反应。同时，也将日常的监测及维护补液的工作逐步移交给车间生产人员，实现最终的工艺指导和交接。

四，无铬钝化第三代新产品的中试：

就国际和国内而言，无铬钝化工艺仍处于未完善阶段。举个例子，日本的无铬钝化研究发展处于世界前沿，但日本政府至今也没有完全禁止铬酸类钝化工艺在结构件上的应用。

我国的结构件无铬钝化技术，也经历了多年的曲折。

结构件无铬钝化技术目前存在的主要问题：

1，耐腐蚀性能：由于无铬钝化成膜不具有良好的自我修复能力，因此达不到铬酸类钝化的效果；

2，钝化液浓度和成分：随着工件冷却后水分的带入，以及钝化后液体的带出，无铬钝化液浓度上下波动；大多无铬钝化剂的有效成分超过3种，在应用中的不等比例消耗，又难以及时方便地检测和监控，只能凭经验补液调整，必然引起钝化效果不稳定；

3，钝化工艺：一般按照镀锌件出锌锅---水冷---钝化液中数十秒。有些工艺要求再浸入一组钝化液，有些工艺要求快速干燥；与原有生产工艺匹配度差；

4，无铬钝化的成膜时间：常规水冷后进行的无铬钝化，其浸入钝化液的时间一般要求30秒～60秒，钝化后的成膜完整时间普遍需要24小时以上，这给应用厂家的生产和仓储带来较高要求；

5，钝化成本：无铬钝化的使用成本肯定高于铬酸盐工艺，但必须在镀锌企业生产成本承受范围内。

无锡伊佩克的第二代直冷型无铬钝化工艺，正是多方面地尽可能解决了以上问题。

无锡伊佩克公司目前已开发出第三代的无铬钝化产品和技术，与第二代直冷钝化技术有着差异性的应用优势：

1，沿用传统的钝化工艺，即锌锅---水冷---钝化：无铬钝化反应在常温（水冷后余温）下进行，反应平稳；

2，经数月小试多次连续评估，钝化后工件耐中性盐雾时间普遍超过72小时，而且边角孔洞的耐蚀表现远好于直冷钝化；在盐雾室温50度的超常规的中性盐雾试验中，48小时白锈面积小于5%；

3，钝化工作液的成分简单，液体稳定性极好，钝化反应成分消耗完全是等比例消耗；4，钝化液的监测只需要有效浓度1项，检测简便，用手持折光仪即可完成；

5，在保证钝化效果前提下，钝化液的浓度的耐波动范围大，可以±15%；补液简便，添加浓缩型补液；补水的水质要求宽泛，自来水、消防水、地下水甚至北方的盐碱地下水都适用；

6，钝化液的温度可以在5～60度，几乎适合所有气温和应用条件；

7，钝化时工件浸入时间：10～30秒；

8，钝化工作液接近无色透明，钝化后工件呈现锌层本色；

9，利用工件余温干燥及自然晾干，完全成膜时间6小时（冬天）；

10，对于后续打磨工序，配合同步的喷洒该钝化工作液即可修复膜层。

目前，在风范公司的配合下，该第三代无铬钝化工艺的中试已经开始，将开展进一步的验证。

无锡伊佩克科技有限公司

2014年1月14日